HashMap为什么线程不安全？

一、Put操作（数据覆盖）

HashMap底层是基于数组 + 链表（在 Java 8 以后，当链表长度超过一定阈值时会转换为红黑树）的数据结构。在多线程环境下，当多个线程同时对HashMap进行put操作时，可下面这种情况：

假设两个线程 A 和 B 同时执行put操作，它们计算出的插入位置相同（假设为index）。线程 A 先获取到了当前index位置的节点，在它还没来得及将新节点插入链表（或树）时，线程 B 也获取到了这个位置的节点。然后线程 A 完成插入操作，接着线程 B 也执行插入操作，这就可能导致线程 B 插入的节点覆盖了线程 A 插入的节点，从而丢失数据，如下图。

二、扩容机制产生的问题

HashMap在元素个数达到一定阈值（loadFactor * capacity）时会进行扩容。扩容过程是一个比较复杂的操作，它涉及到重新计算每个元素的hash值和新的存储位置，hashmap扩容采用的是头插法。

2.1 数据访问不一致

在多线程环境下，假设线程 A 正在进行扩容操作，此时线程 B 也在对HashMap进行put操作。由于扩容操作会重新分配数组空间并迁移元素，线程 B 可能会在这个过程中访问到不一致的数据结构。比如，线程 B 可能会读取到还没有完全迁移好的数据，或者在数据迁移过程中出现数据丢失或重复插入等情况。

假设第一次的原表如下：

这时A抢到时间片进入执行，并扩容：

 

2.2 循环引用问题

在并发环境中，假设有两个线程 A 和 B 同时对 HashMap 进行操作。线程 A 开始进行扩容操作，在遍历旧数组元素的过程中，还没有完成所有元素的重新放置。此时线程 B 也在对这个 HashMap 进行操作，可能会修改元素之间的引用关系。

比如：线程B在遍历过程中完成了整个链表的重新分配，改变了链表的结构。然后线程A继续执行，由于它之前取出了节点1，根据旧的引用关系来插入节点1，但是此时链表结构已经被线程B改变。可能会出现节点1的next指针又重新指向了已经处理过的节点，从而形成一个环形链表。

 

当后续在对这个 HashMap 进行操作（如get操作），在遍历链表查找元素时，就会陷入这个环形链表的无限循环中，导致程序无法正常运行，这就是多线程扩容导致的死循环问题。

循环引用会导致这些节点无法被垃圾回收。因为垃圾回收器在进行可达性分析时，会发现从根对象出发可以通过引用链一直访问到这些节点，即使它们在逻辑上可能已经不再被程序正常使用，但由于循环引用的存在，它们依然被判定为可达对象，从而无法被回收，产生内存泄漏。